Une nouvelle étude pourrait répondre à cette question

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Ce poisson-coffre aux motifs saisissants ne manque pas de détails en ce qui concerne ses taches hexagonales et ses lignes nettes : les marques complexes de cette espèce sont si nettes que même les ingénieurs de l’Université du Colorado à Boulder étaient confus. Comment obtenir ce look signature.

Alan Turing, le célèbre mathématicien qui a inventé l’informatique moderne, a proposé il y a plus de 70 ans que les animaux obtenaient leurs modèles en produisant des produits chimiques qui se propageraient à travers les tissus cutanés, de la même manière que la crème au café se propage. Les produits chimiques réagissent tandis que d’autres facteurs inhibent leur activité, créant ainsi des modèles. Cependant, la théorie de Turing n’explique pas comment les modèles resteraient spécifiques chez des espèces telles que le poisson-coffre orné.

Une équipe d’ingénieurs de l’Université du Colorado à Boulder a découvert comment un mécanisme appelé photophorèse de diffusion peut créer des motifs nets dans une étude récemment publiée. Mercredi dans les avancées scientifiques. Le processus d’électrophorèse par diffusion décrit le mouvement des molécules en suspension dans un liquide en réponse à un Le gradient de concentration de produits chimiques se séparent, provoquant la concentration et l’agglutination de petites molécules, dans ce cas des chromatophores (cellules pigmentaires).

Lorsque les scientifiques ont calculé l’équation de Turing, qui a été modifiée pour inclure ce processus, leurs simulations ont montré que les trajectoires des particules créaient toujours de larges lignes, contrairement aux points vagues et indéterminés produits uniquement par la théorie de Turing.

“Ce qui nous intéressait, c’est que si ce virus était répandu, les motifs ne seraient pas aussi nets… et les couleurs ne seraient pas aussi frappantes”, ont déclaré les coauteurs de l’étude. Ankur Gupta, professeur adjoint de génie chimique et biologique à l’Université du Colorado à Boulder. « Alors, qu’est-ce qui rend ces modèles si nets ? C’est là qu’intervient l’électrophorèse par diffusion.

Les découvertes des ingénieurs montrent qu’à mesure que le produit chimique se propage, des chromatophores se forment Ils sont également attirés sur leur chemin lors du processus d’électrophorèse par diffusion, créant des points et des lignes aux contours plus clairs. Selon un communiqué de presse Apprentissage.

Gupta espère que ces résultats encourageront la poursuite des recherches sur la phorèse de diffusion en relation avec l’embryogenèse et la tumorigenèse ainsi qu’avec la morphogenèse et d’autres processus biologiques d’autres espèces.

“L’idée d’affiner l’interface est une bonne idée, et certainement importante pour la fonction biologique”, a-t-il déclaré. Dr Andrew KrauseProfesseur adjoint de mathématiques appliquées à l’Université de Durham en Angleterre Apprenez la théorie de Turingdans un e-mail.

“Les idées mathématiques comme la diffusion produisent souvent des interfaces” douces “ou continues, alors que la plupart des frontières dans les réseaux biologiques (par exemple, comme les frontières entre organes) sont relativement rigides”, a déclaré Kraus, qui n’a pas participé à la recherche. au moins une manière possible d’affiner les régions d’expression génique.

L’hypothèse de Turing est apparue pour la première fois en 1952 dans un article qu’il a écrit intitulé « Les bases chimiques de la morphogenèse ». La théorie soutient que les motifs animaux ne sont pas aléatoires, mais plutôt un processus de réaction chimique et de diffusion qui provoque systématiquement l’apparition de taches sur les léopards ou de rayures sur les léopards, selon lui. Université de Warwick.

Bien que le processus de diffusion soit une modification proposée pour améliorer la théorie de Turing sur la base de recherches récentes, d’autres solutions sont possibles, a-t-il déclaré. Jérémy Greenprofesseur de biologie du développement au King’s College de Londres.

“Les cellules étaient très collantes et impossibles à déplacer via l’électrophorèse de diffusion”, a déclaré Green, qui n’a pas participé à l’étude, par courrier électronique. “Le mouvement cellulaire pour affiner les modèles de Turing (ou toute contrainte) n’est pas une idée nouvelle et peut se produire non seulement par chimiotaxie (migration cellulaire active), mais également par d’autres mécanismes.”

Green a déclaré qu’il pensait que la recherche influencerait probablement la modélisation et les expériences futures, mais il reste encore des lacunes dans la théorie de Turing qui doivent encore être explorées. Green a co-écrit A Étude de février 2012 Yang a trouvé des preuves appuyant la théorie de Turing sur les bosses sur le toit de la bouche des souris.

“Nous avons envisagé d’autres possibilités dans nos recherches et reconnu l’existence de processus tels que la chimiotaxie, c’est-à-dire la migration cellulaire”, a déclaré Gupta par courrier électronique. « Nous n’avons pas l’intention de prétendre que la photophorèse de diffusion est le seul mécanisme, mais elle existe et n’est pas bien appréciée. L’inclusion de la diffusion contribue à accroître la puissance de ces prédictions.